ES2653767B1 - ELECTRON SENSOR FOR ELECTRONIC MICROSCOPY - Google Patents

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Description

SENSOR DE ELECTRONES PARA MICROSCOPÍA ELECTRÓNICAELECTRON SENSOR FOR ELECTRONIC MICROSCOPY

D E S C R I P C I Ó ND E S C R I P C I O N

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

El objeto de la presente invención es un sensor de electrones para microscopía electrónica, y un sistema con una pluralidad de sensores de electrones para microscopia electrónica.The object of the present invention is an electron sensor for electron microscopy, and a system with a plurality of electron sensors for electron microscopy.

Por lo tanto, la presente invención se podría encuadrar en el campo de los sensores para detectar electrones utilizados en microscopios electrónicos de transmisión (TEM), en microscopios electrónicos de barrido (SEM) o en microscopios de barrido en transmisión (STEM).Therefore, the present invention could be framed in the field of sensors to detect electrons used in transmission electron microscopes (TEM), in scanning electron microscopes (SEM) or in transmission scanning microscopes (STEM).

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

Actualmente, distintas aplicaciones en el ámbito de la microscopía electrónica detectan y acumulan electrones para generar imágenes, o espectros de energía. Estas imágenes, o espectros, son utilizados en el estudio de materiales en ciencia y tecnología.Currently, different applications in the field of electron microscopy detect and accumulate electrons to generate images, or energy spectra. These images, or spectra, are used in the study of materials in science and technology.

Concretamente, estas aplicaciones están basadas en la irradiación de una muestra, con electrones acelerados a energías comprendidas entre 2 keV y 400 keV. Aunque menos frecuentes también existen microscopios electrónicos TEM que operan con electrones acelerados a altas energías de hasta 1.2 MeV.Specifically, these applications are based on the irradiation of a sample, with accelerated electrons at energies between 2 keV and 400 keV. Although less frequent there are TEM electronic microscopes that operate with accelerated electrons at high energies up to 1.2 MeV.

Más concretamente, en los microscopios electrónicos de transmisión (TEM), estos electrones acelerados atraviesan el material que conforma una muestra, y por medio de lentes magnéticas, se generan imágenes ampliadas bidimensionales de la muestra y patrones de difracción (imágenes bidimensionales). Por otro lado, en aplicaciones TEM de espectrometría de electrones de pérdida de energía (EELS o EFTEM en sus acrónimos en inglés) se usa un filtro de energías fabricado con lentes electromagnéticas, con el que se obtiene un espectro de energía (imagen monodimensional), o una imagen filtrada en energía (imagen bidimensional) con información sobre la composición química de la muestra. More specifically, in transmission electron microscopes (TEM), these accelerated electrons pass through the material that makes up a sample, and by means of magnetic lenses, two-dimensional enlarged images of the sample and diffraction patterns are generated (two-dimensional images). On the other hand, in TEM applications of energy loss electron spectrometry (EELS or EFTEM in its acronyms in English) an energy filter manufactured with electromagnetic lenses is used, with which an energy spectrum is obtained (one-dimensional image), or an image filtered in energy (two-dimensional image) with information about the chemical composition of the sample.

Con el fin de obtener las imágenes, los microscopios electrónicos comprenden sensores de electrones que se fabrican con semiconductores “pixelados”. Es decir, semiconductores que en la superficie donde impactan unos fotones, o electrones, comprenden una pluralidad de componentes electrónicos discretos. Estos componentes electrónicos discretos están organizados a modo de matriz monodimensional, o bidimensional, para detectar los fotones, o electrones, en donde cada componente electrónico discreto se suele denominar “pixel”. De este modo, los semiconductores “pixelados” detectan mediante cada “pixel” la posición de impacto de un electrón, o un fotón, en una, o dos, dimensiones espaciales.In order to obtain images, electron microscopes comprise electron sensors that are manufactured with "pixelated" semiconductors. That is, semiconductors that on the surface where photons, or electrons, impact, comprise a plurality of discrete electronic components. These discrete electronic components are organized as a one-dimensional, or two-dimensional, matrix to detect photons, or electrons, where each discrete electronic component is often referred to as a "pixel". In this way, "pixelated" semiconductors detect by each "pixel" the impact position of an electron, or a photon, in one, or two, spatial dimensions.

Concretamente, los sensores de electrones “pixelados” que se emplean en TEM se fabrican con tecnología tipo CCD, o CMOS. Particularmente, los sensores CCD incluyen en cada “pixel” una parte sensora en la que inciden los electrones y otra parte de circuitería electrónica. Mientras, en los sensores CMOS la electrónica está distribuida en cada pixel, de modo que la electrónica es irradiada por los electrones del haz de electrones, haciéndola susceptible al daño por irradiación. En ambos casos, estas tecnologías son sensibles al daño por irradiación debido a las altas energías de los electrones usados en los microscopios electrónicos.Specifically, the "pixelated" electron sensors used in TEM are manufactured with CCD, or CMOS type technology. Particularly, the CCD sensors include in each "pixel" a sensor part in which the electrons and another part of electronic circuitry impinge. Meanwhile, in the CMOS sensors the electronics are distributed in each pixel, so that the electronics are irradiated by the electrons of the electron beam, making it susceptible to damage by irradiation. In both cases, these technologies are sensitive to radiation damage due to the high energies of the electrons used in electron microscopes.

Otro problema para estas tecnologías CMOS, o CCD, es que los electrones son absorbidos en diferentes direcciones incluyendo la profundidad y el ancho del sensor de electrones. De este modo, la resolución efectiva del sensor de electrones se ve limitada, es decir se delimita la proximidad en la que se puede colocar cada “pixel”. Esto es debido a que si dos “pixeles” adyacentes están demasiado cerca uno de otro, cuando un electrón impacta en un “pixel” también genera una señal que puede ser apreciable en los “pixeles” adyacentes. Este efecto es conocido como “charge sharing” o “cross-talk”. De este modo, para que estos “pixeles” estén suficientemente separados y se pueda obtener una buena resolución espacial en microscopios electrónicos, el sensor de electrones tiene que ser muy grande.Another problem for these CMOS technologies, or CCD, is that the electrons are absorbed in different directions including the depth and width of the electron sensor. In this way, the effective resolution of the electron sensor is limited, that is, the proximity in which each "pixel" can be placed is defined. This is because if two adjacent "pixels" are too close to each other, when an electron hits a "pixel" it also generates a signal that can be appreciable in the adjacent "pixels". This effect is known as "charge sharing" or "cross-talk". In this way, for these "pixels" to be sufficiently separated and a good spatial resolution can be obtained in electron microscopes, the electron sensor has to be very large.

Para evitar el primero de estos problemas, es decir el relacionado con la sensibilidad al daño por la irradiación, en TEM se suele emplear sensores CMOS, o CCD indirectos. En estos sensores el electrón no incide directamente en el semiconductor sino en un centellador que está acoplado ópticamente al sensor, y que tras el impacto genera una cascada de fotones, es decir estos electrones son convertidos a fotones. Estos fotones de baja energía, dentro del espectro visible, son los que se miden en el sensor de fotones “pixelado”. Como contrapartida, esta detección indirecta de los electrones convertidos en fotones no soluciona el problema de "charge sharing” o "cross-talk” y degrada la operación del sensor, afectando a algunas de sus características técnicas tal como la eficiencia cuántica de detección (DQE) y la función de transferencia de modulación (MTF). Como resultado de esto, la calidad de las imágenes empeora, y es necesario aumentar el tiempo de exposición para formar unas imágenes con una razón señal-ruido adecuada. Este aumento del tiempo de exposición es contraproducente para examinar muchos tipos de muestra, como por ejemplo las muestras biológicas, que son muy susceptibles de alterar su estructura atómica durante el proceso de observación en un experimento con TEM.In order to avoid the first of these problems, that is to say the one related to the sensitivity to the damage by irradiation, TEM usually uses CMOS sensors, or indirect CCDs. In these sensors the electron does not affect directly in the semiconductor but in a scintillator that is optically coupled to the sensor, and that after the impact generates a cascade of photons, that is, these electrons are converted to photons. These low energy photons, within the visible spectrum, are those that are measured in the "pixellated" photon sensor. In return, this indirect detection of electrons converted to photons does not solve the problem of "charge sharing" or "cross-talk" and degrades the operation of the sensor, affecting some of its technical characteristics such as quantum detection efficiency (DQE) and modulation transfer function (MTF). As a result of this, the quality of the images gets worse, and it is necessary to increase the exposure time to form images with an adequate signal-to-noise ratio. This increase in exposure time is counterproductive in examining many sample types, such as biological samples, which are very susceptible to altering their atomic structure during the observation process in an experiment with TEM.

Recientemente, con el fin de evitar todos estos problemas, se han desarrollado sensores CMOS para su uso directo, es decir, capaces de medir electrones sin necesidad de fotoconversión en microscopios electrónicos de transmisión. Estos nuevos sensores CMOS se basan en una combinación de técnicas conocidas tales como: el empleo de tecnologías de fabricación submicrométricas, "layout radhard” y retroiluminación para mejorar la resistencia de la parte de circuitería electrónica en los pixeles a daños por irradiación y para aumentar el factor de relleno o "fill factor”. Así como tecnologías de adelgazamiento del substrato del sensor de electrones para mejorar la resolución espacial del sensor, al reducir el problema de "charge sharing”.Recently, in order to avoid all these problems, CMOS sensors have been developed for direct use, that is, capable of measuring electrons without the need for photoconversion in transmission electron microscopes. These new CMOS sensors are based on a combination of known techniques such as: the use of submicron manufacturing technologies, "radhard layout" and backlighting to improve the resistance of the electronic circuitry part in the pixels to irradiation damage and to increase the fill factor or "fill factor". As well as technologies of thinning of the substrate of the sensor of electrons to improve the spatial resolution of the sensor, when reducing the problem of "charge sharing".

También se emplea la tecnología "Silicon-on-Insulator” que permite mayores adelgazamientos del substrato respecto a la tecnología CMOS convencional.The "Silicon-on-Insulator" technology is also used, which allows greater thinning of the substrate compared to conventional CMOS technology.

En cualquiera de estos casos, el proceso de adelgazamiento de los sensores de electrones es complejo, y hace que los sensores CMOS, o CCD, sean muy frágiles. Esto también reduce el "yield” de fabricación y encarece el proceso. Por otro lado, a pesar del "layout radhard”, estos sensores CMOS, o CCD, son aún susceptibles a daños por irradiación cuando se emplean haces de electrones de altas energías, o con altas densidades de corriente. Por tanto, en su aplicación en TEM suelen ir acompañados de sistemas de protección adicional para controlar la dosis de irradiación.In any of these cases, the thinning process of the electron sensors is complex, and makes the CMOS sensors, or CCD, very fragile. This also reduces the manufacturing yield and makes the process more expensive, and, in spite of the "radhard layout", these CMOS sensors, or CCDs, are still susceptible to radiation damage when using high-energy electron beams, or with high current densities. Therefore, in their application in TEM, they are usually accompanied by additional protection systems to control the irradiation dose.

Más concretamente, cuando se emplean los sensores CMOS, o CCD, para capturar imágenes de patrones de difracción, que suelen estar formadas por puntos discretos distribuidos en la imagen con una alta densidad de corriente de electrones, estos sensores son aún más susceptibles a ser dañados por irradiación. More specifically, when CMOS sensors, or CCDs, are used to capture images of diffraction patterns, which are usually formed by discrete points distributed in the image with a high electron current density, these sensors are even more susceptible to being damaged by irradiation.

Otro tipo de sensores directos son del tipo CMOS, o CCD, híbridos en los que para evitar el daño por irradiación con electrones, utilizan un sensor "pixelado” que se separa de la circuitería electrónica por medio de la técnica "bump-bonding”. En este caso, el "fill factor”, es decir el ratio entre el área con "pixels” del sensor y su área total, es del 100%. Además, los electrones son completamente absorbidos en el sensor de electrones de modo que la circuitería electrónica no se daña por la irradiación. A pesar de esto, esta tecnología híbrida no es una tecnología convencional, el número de pixeles es limitado debido a su propia tecnología de fabricación, y adicionalmente presenta problemas de "charge sharing” debido a que el sensor no se puede adelgazar lo que implica menor resolución espacial.Another type of direct sensors are of the CMOS type, or CCD, hybrids in which to avoid damage by irradiation with electrons, they use a "pixelated" sensor that is separated from the electronic circuitry by means of the "bump-bonding" technique. In this case, the "fill factor", that is, the ratio between the area with "pixels" of the sensor and its total area, is 100%. In addition, the electrons are completely absorbed in the electron sensor so that the electronic circuitry is not damaged by irradiation. Despite this, this hybrid technology is not a conventional technology, the number of pixels is limited due to its own manufacturing technology, and additionally presents problems of "charge sharing" because the sensor can not be thinned, which implies less spatial resolution.

Finalmente, también se han propuesto sensores de electrones realizados con tecnología SSD ("silicon strip detectors”), en donde la superficie del sensor de electrones perpendicular al haz de electrones que lo impacta contiene una pluralidad de electrodos extendidos a modo de bandas de silicio paralelas y separadas entre sí formando una, o dos capas. En este tipo de sensores de electrones los electrones pueden incidir directamente sobre el sensor.Finally, electron sensors made with SSD technology ("silicon strip detectors") have also been proposed, wherein the surface of the electron sensor perpendicular to the electron beam that impacts it contains a plurality of electrodes extended as parallel silicon bands. and separated from each other to form one, or two layers.In this type of electron sensors the electrons can directly affect the sensor.

Como contrapartida, este tipo de sensor SSD reduce el "fill factor” del sensor de electrones y su substrato tiene que ser adelgazado por debajo de las 50 pm para tener una resolución espacial adecuada para microscopios electrónicos. Además, no se fabrican con tecnología convencionales. Todo esto conlleva un proceso caro, complejo que vuelve al sensor muy delicado al poder romperse con más facilidad reduciendo el "yield” de fabricación.In return, this type of SSD sensor reduces the "fill factor" of the electron sensor and its substrate has to be thinned below 50 p.m. in order to have an adequate spatial resolution for electronic microscopes.In addition, they are not manufactured with conventional technology. All this leads to an expensive, complex process that makes the sensor very delicate to be able to break more easily by reducing the "yield" of manufacturing.

Un último problema, se refiere al rango dinámico de los sensores de electrones "pixelados”, es decir la amplitud del rango de valores de intensidad que puede medirse en cada "pixel”. En los sensores que reciben los electrones directamente se puede obtener un rango dinámico infinito, contando el número de electrones que impactan en cada "pixel” en un intervalo de tiempo. Pero esto no es práctico cuando las intensidades en un "pixel” son muy elevadas ya que la electrónica no es capaz de procesar los sucesivos impactos con la velocidad suficiente. En tales situaciones hay que operar los detectores en modo integrador, es decir se mide en cada pixel la suma de la carga generada por un gran número de impactos y no cada impacto individual. Ese valor medido en modo integrador es un valor analógico que es necesario digitalizar, con un rango dinámico que viene determinado por el número de bits del conversor analógico-digital empleado. En los detectores "pixelados” actuales, cada pixel solo tiene un conversor analógico-digital con un rango dinámico típico de 12 bits. Este rango es insuficiente en TEM cuando se toman imágenes bidimensionales de patrones de difracción. Como resultado en algunos pixeles de la imagen las intensidades se salen del rango dinámico y no se captura su valor real.A final problem refers to the dynamic range of the "pixelized" electron sensors, that is, the amplitude of the range of intensity values that can be measured in each "pixel". In the sensors that receive the electrons directly an infinite dynamic range can be obtained, counting the number of electrons that impact in each "pixel" in a time interval, but this is not practical when the intensities in a "pixel" are very high since the electronics is not capable of processing the successive impacts with sufficient speed. In such situations, the detectors must be operated in an integrating mode, ie the sum of the load generated by a large number of impacts and not each individual impact is measured in each pixel. This value measured in the integrator mode is an analog value that must be digitized, with a dynamic range that is determined by the number of bits of the analog-digital converter used. In current "pixelated" detectors, each pixel only has an analog-digital converter with a typical 12-bit dynamic range, this range is insufficient in TEM when two-dimensional images of diffraction patterns are taken. As a result, in some pixels of the image the intensities go out of the dynamic range and their real value is not captured.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención describe un sensor de electrones para microscopía electrónica realizada mediante un microscopio electrónico, en donde el sensor de electrones comprende un substrato, con un plano anterior y un plano posterior paralelos entre sí, que está destinado a absorber al menos un electrón de un haz de electrones que atraviesa una muestra y que es generado por el microscopio electrónico, y este electrón es susceptible de generar una carga eléctrica de pares electrón-hueco (e-h) libres en dicho substrato.The present invention describes an electron sensor for electron microscopy performed by an electron microscope, wherein the electron sensor comprises a substrate, with a front plane and a back plane parallel to each other, which is intended to absorb at least one electron from a beam of electrons that crosses a sample and that is generated by the electron microscope, and this electron is capable of generating an electric charge of free electron-hollow pairs (eh) in said substrate.

Más concretamente, el sensor de electrones comprende:More specifically, the electron sensor comprises:

- una superficie de recepción lateral, situada en uno de los laterales del substrato para recibir perpendicularmente el haz de electrones,- a lateral receiving surface, located on one of the sides of the substrate to receive the electron beam perpendicularly,

- una unidad de guardia, con un plano inferior y un plano superior, depositado en el plano anterior bordeando paralelamente al menos la superficie de recepción lateral atravesada por el haz de electrones, para evitar corrientes de fuga en el borde del substrato,- a guard unit, with a lower plane and an upper plane, deposited in the previous plane bordering parallel to at least the lateral receiving surface traversed by the electron beam, to avoid leakage currents at the edge of the substrate,

- una unidad de base, con un plano inferior y un plano superior, depositado en el plano anterior a continuación de la unidad de guardia, destinada a medir la energía de los electrones que impactan en la superficie de recepción lateral,- a base unit, with a lower plane and an upper plane, deposited in the previous plane following the guard unit, designed to measure the energy of the electrons that impact on the lateral receiving surface,

- una unidad de entrada, con un plano inferior y un plano superior, depositado en el plano anterior entre el plano inferior de la unidad de guardia y el plano superior de la unidad de base para detectar el punto de entrada de los electrones del haz de electrones, - una unidad de contacto, depositada en el plano posterior, y- an input unit, with a lower plane and an upper plane, deposited in the previous plane between the lower plane of the guard unit and the upper plane of the base unit for detecting the point of entry of the electrons of the beam electrons, - a contact unit, deposited in the posterior plane, and

- una unidad de circuitería electrónica, situada a continuación de la unidad base y vinculada con al menos la unidad de base, la unidad de contacto y la unidad de entrada, que comprende un generador eléctrico y circuito eléctrico.- an electronic circuitry unit, located next to the base unit and linked to at least the base unit, the contact unit and the input unit, comprising an electric generator and electric circuit.

En donde, dicho generador eléctrico genera una corriente de polarización eléctrica, entre el plano anterior y el plano posterior, que arrastra los electrones libres generados en el substrato hacia a la unidad base y/o la unidad de entrada, y arrastra los huecos libres generados en el substrato hacia la unidad de contacto; permitiendo que los electrones y los huecos sean capturados por sus respectivas unidades y acondicionado y procesando los electrones libres por un circuito electrónico comprendido en dicha unidad de control para formar una imagen monodimensional o bidimensional con mayor rango dinámico y para medir la energía de los electrones que forman la imagen.Wherein, said electric generator generates an electric polarization current, between the anterior plane and the posterior plane, which drags the free electrons generated in the substrate towards the base unit and / or the input unit, and drags the generated free holes at substrate to the contact unit; allowing the electrons and holes to be captured by their respective units and conditioning and processing the free electrons by an electronic circuit comprised in said control unit to form a one-dimensional or two-dimensional image with a greater dynamic range and to measure the energy of the electrons that they form the image.

Más concretamente, la unidad de entrada comprende una serie de electrodos de entrada, o “pixeles”, separados entre sí, y el plano inferior de la unidad de guardia comprende al menos un electrodo de guardia con una pluralidad de hendiduras adecuadas para alojar el plano superior de la serie de electrodos de entrada sin contactar directamente con estos.More specifically, the input unit comprises a series of input electrodes, or "pixels", separated from each other, and the lower plane of the guard unit comprises at least one guard electrode with a plurality of slots suitable for receiving the plane of the series of input electrodes without directly contacting them.

Más concretamente, la unidad de base está destinada a reducir el “cross-talk” entre electrodos de entrada adyacentes, así como para medir la energía de los electrones que impactan en el substrato.More specifically, the base unit is intended to reduce the "cross-talk" between adjacent input electrodes, as well as to measure the energy of the electrons that impact on the substrate.

Adicionalmente, el plano superior de la unidad de base comprende un electrodo base con una pluralidad de hendiduras adecuadas para alojar el plano inferior de la serie de electrodos de entrada sin contactar directamente con estos.Additionally, the upper plane of the base unit comprises a base electrode with a plurality of slots suitable for receiving the lower plane of the series of input electrodes without directly contacting them.

Preferentemente, la zona de unión entre el plano inferior de la unidad de entrada y el plano superior de la unidad de base comprende una unidad de medida energética para incrementar la precisión de la medida de la energía de los electrones que atraviesan la serie de unidad de entrada.Preferably, the junction zone between the lower plane of the input unit and the upper plane of the base unit comprises an energy measurement unit for increasing the precision of the measurement of the energy of the electrons passing through the series of power units. entry.

Dicha unidad de medida energética comprende una serie de electrodos de medida energética.Said energy measurement unit comprises a series of energy measurement electrodes.

Preferentemente, cada electrodo de medida energética comprende una superposición de electrodos de medida de configuración sensiblemente ovalada.Preferably, each energy measurement electrode comprises a superposition of measurement electrodes of a substantially oval configuration.

Cabe destacar que la unidad de entrada, la unidad de contacto y la unidad de base se conectan a una unidad de circuitería electrónica mediante pistas depositadas sobre el substrato de contactos con alta conductividad eléctrica por ejemplo aluminio, oro o polisilicio.It should be noted that the input unit, the contact unit and the base unit are connected to an electronic circuitry unit by means of tracks deposited on the contact substrate with high electrical conductivity, for example aluminum, gold or polysilicon.

Alternativamente, la unidad de entrada, la unidad de contacto, la unidad de medida energética y la unidad de base se conectan a una unidad de circuitería electrónica mediante pistas depositadas sobre el substrato de un contacto con alta conductividad eléctrica por ejemplo aluminio, oro o polisilicio.Alternatively, the input unit, the contact unit, the energy measurement unit and the base unit are connected to an electronic circuitry unit by tracks deposited on the substrate of a contact with high electrical conductivity for example aluminum, gold or polysilicon.

Más concretamente, el electrodo base, cada electrodo de entrada y cada electrodo de la superposición de electrodos de medida energética están conectados, mediante unas pistas depositadas sobre el substrato de un contacto con alta conductividad eléctrica por ejemplo aluminio, oro o polisilicio.More specifically, the base electrode, each input electrode and each electrode of the superposition of energy measurement electrodes are connected, by means of tracks deposited on the substrate of a contact with high electrical conductivity for example aluminum, gold or polysilicon.

Dicha unidad de circuitería electrónica está alejada de la unidad base para evitar su exposición a la radiación de los electrones y a la radiación secundaria generada en el substrato.Said electronic circuitry unit is remote from the base unit to avoid its exposure to the radiation of the electrons and to the secondary radiation generated in the substrate.

Dicha unidad de circuitería electrónica permite medir la posición de impacto y la energía de los electrones de al menos dos formas distintas.Said electronic circuitry unit allows to measure the impact position and the energy of the electrons of at least two different forms.

La unidad de circuitería puede medir en modo conteo de posición, donde cuenta cuantos electrones impactan en cada electrodo de entrada, de este modo puede conocer en que parte de la superficie lateral de recepción impactan los electrones y el número de impactos. Adicionalmente, la unidad de circuitería puede medir en modo integrador de posición, donde suma la carga total liberada por los electrones que impactan en cada electrodo de entrada durante un tiempo determinado y conociendo en que parte de la superficie lateral de recepción han impactado. En ambos casos, la carga eléctrica generada en el sensor y que no es capturada por el electrodo de entrada (punto de impacto del electrón) es capturada por los electrodos de medida energética y/o por el electrodo base. De este modo, se reduce el "crosstalk” entre los electrodos de entrada vecinos en la dirección lineal del sensor.The circuitry unit can measure in position counting mode, where it counts how many electrons impact on each input electrode, in this way it can know in which part of the lateral receiving surface the electrons impact and the number of impacts. Additionally, the circuitry unit can measure in position integrating mode, where it adds up the total charge released by the electrons that impact on each input electrode during a given time and knowing in which part of the receiving side surface they have impacted. In both cases, the electrical charge generated in the sensor and that is not captured by the input electrode (point of impact of the electron) is captured by the electrodes of energy measurement and / or by the base electrode. In this way, the "crosstalk" between the neighboring input electrodes in the linear direction of the sensor is reduced.

Adicionalmente, la unidad de circuitería puede medir en modo conteo e integrador, donde mide el número de electrones que impactan en cada electrodo de entrada conociendo en que parte de la superficie lateral de recepción, a la vez que integra, es decir suma la carga total liberada por los electrones que impactan en cada electrodo de medida energética durante un tiempo determinado.Additionally, the circuitry unit can measure counting and integrating mode, where it measures the number of electrons that impact on each input electrode knowing which part of the receiving side surface, while integrating, that is, adds the total load liberated by the electrons that impact on each electrode of energy measurement during a determined time.

Alternativamente, la unidad de circuitería puede medir en modo integrador doble, donde suma la carga total liberada por los electrones que impactan en cada electrodo de entrada y en cada electrodo de medida energética durante un tiempo determinado y conociendo en que parte de la superficie lateral de recepción se produce el impacto.Alternatively, the circuitry unit can measure in double integrator mode, where it adds the total charge released by the electrons that impact each input electrode and each electrode of energy measurement during a determined time and knowing in which part of the lateral surface of reception the impact takes place.

Preferentemente, los electrodos de todas las unidades de los planos posterior y anterior del substrato están realizados con materiales dopantes difundidos en el substrato. Más concretamente, las difusiones de dopantes tipo "p” o tipo "n” de las caras posterior y anterior del substrato respectivamente y el dopado del substrato constituyen un "array” de diodos con uniones pn.Preferably, the electrodes of all the units of the posterior and anterior planes of the substrate are made with doping materials diffused in the substrate. More specifically, the diffusions of type "p" dopants or type "n" of the posterior and anterior faces of the substrate respectively and the doping of the substrate constitute an "array" of diodes with pn junctions.

De este modo, mediante dicha unidad de circuitería se aplica una tensión de polarización entre los electrodos de las caras posterior y anterior del substrato para que los "diodos” estén polarizados en inversa creando en el substrato una zona de deplexión.In this way, by means of said circuitry unit, a polarization voltage is applied between the electrodes of the back and front faces of the substrate so that the "diodes" are reverse polarized, creating a zone of depletion in the substrate.

Hay que destacar que el sensor de electrones propuesto es preferentemente un sensor lineal, es decir está formado por una sola línea, o vector de electrodos para medir una imagen monodimensional o bidimensional, y permite medir la energía de los electrones incidentes en cada pixel de la imagen.It should be noted that the proposed electron sensor is preferably a linear sensor, ie it is formed by a single line, or vector of electrodes to measure a one-dimensional or two-dimensional image, and allows the energy of the incident electrons to be measured in each pixel of the image.

Preferentemente, este sensor de electrones puede fabricarse con técnicas litográficas convencionales y la circuitería electrónica por medio de tecnología microelectrónica CMOS. Más concretamente, puede fabricarse mediante tecnología CMOS estándar, de modo que mientras en una zona del substrato se fabrica la unidad de circuitería electrónica, en el otro extremo sólo se fabrican las unidades que comprenden los distintos electrodos.Preferably, this electron sensor can be manufactured with conventional lithographic techniques and electronic circuitry by means of microelectronic CMOS technology. More specifically, it can be manufactured using standard CMOS technology, so that while in one area of the substrate the electronic circuitry unit is manufactured, at the other end only the units comprising the different electrodes are manufactured.

Adicionalmente, este sensor de electrones permite su uso como detector "pixelado” directo de los filtros de energía que son empleados en aplicaciones de espectrometría de electrones de pérdida de energía (EELS o EFTEM en sus acrónimos en inglés). En el caso de EELS el sensor mide el espectro de energía monodimensional dispersado por el filtro de energías. En el caso de EFTEM el sensor se emplea para formar imágenes bidimensionales en un rango específico de energía.Additionally, this electron sensor allows its use as a direct "pixelated" detector of the energy filters that are used in energy loss electron spectrometry applications (EELS or EFTEM in its English acronyms). sensor measures the one-dimensional energy spectrum dispersed by the energy filter In the case of EFTEM, the sensor is used to form two-dimensional images in a specific energy range.

Adicionalmente, al disponer cada pixel del sensor de varios electrodos a distintas profundidades (electrodo de entrada y electrodos de medida energética) para medir la carga generada por el impacto de un electrón, es posible medir la energía del electrón incidente sin necesidad de emplear un filtro de energías.Additionally, by having each sensor pixel of several electrodes at different depths (input electrode and energy measurement electrodes) to measure the charge generated by the impact of an electron, it is possible to measure the energy of the incident electron without need to use an energy filter.

De este modo, se obtiene un sensor de electrones resistente a los daños por irradiación, que puede medir de forma directa los electrones que impactan sobre él con una alta resolución espacial y energética.In this way, an electron sensor resistant to damage by irradiation is obtained, which can directly measure the electrons that impact on it with a high spatial and energetic resolution.

Igualmente, al disponer en cada pixel no sólo de uno sino de varios electrodos a distintas profundidades (electrodo de entrada y electrodos de medida energética), es posible medir la carga generada por el impacto de los electrones en un tiempo determinado (modo integrador) usando más de un electrodo en cada y obtener así un mayor rango dinámico del sensor comparado con los detectores pixelados existentes.Also, by having not only one but several electrodes at different depths (input electrode and energy measurement electrodes) in each pixel, it is possible to measure the load generated by the impact of the electrons in a given time (integrating mode) using more than one electrode in each and thus obtain a greater dynamic range of the sensor compared to the existing pixelated detectors.

Otra ventaja de este sensor de electrones es que permite formar dichas imágenes bidimensionales en un microscopio TEM barriendo el haz de electrones por medios electromagnéticos y capturando la imagen línea a línea. Esto es una diferencia respecto a las tecnologías de sensores utilizados en aplicaciones de formación de imágenes con fotones ópticos, o rayos X, que son partículas sin carga eléctrica y por tanto no son susceptibles de ser escaneadas barriendo el haz por medios electromagnéticos.Another advantage of this electron sensor is that it allows to form said two-dimensional images in a TEM microscope by scanning the electron beam by electromagnetic means and capturing the image line by line. This is a difference with respect to the sensor technologies used in optical imaging or X-ray imaging applications, which are particles with no electrical charge and therefore can not be scanned by scanning the beam by electromagnetic means.

Adicionalmente, dicho sensor de electrones al estar formado por una sola línea de electrodos de entrada, el problema de "charge sharing” se elimina en la dirección transversal del sensor.Additionally, said electron sensor being formed by a single line of input electrodes, the problem of "charge sharing" is eliminated in the transverse direction of the sensor.

Por otro lado, debido a que la superficie de recepción lateral no contiene electrodos, el "fill factor” del diseño de sensor de electrones propuesto aquí es del 100%. Esto permite detectar impactos de electrones entre dos electrodos de entrada empleando para ello técnicas de promediado de señal entre electrodos de entrada adyacentes, conocidas como técnicas subpixel, y de este modo incrementar la resolución efectiva del sensor.On the other hand, due to the fact that the lateral reception surface does not contain electrodes, the "fill factor" of the electron sensor design proposed here is 100%, which allows to detect electron impacts between two input electrodes using techniques of Signal averaging between adjacent input electrodes, known as subpixel techniques, and thereby increase the effective resolution of the sensor.

A modo de resumen, este sensor de electrones es de fácil fabricación y permite generar imágenes monodimensionales o bidimensionales con mayor rango dinámico, así como medir la energía del electrón con electrodos a distintas profundidades del substrato, sin que la electrónica para control y procesamiento de las señales del sensor esté expuesta a la irradiación del haz de electrones. To summarize, this electron sensor is easy to manufacture and allows to generate one-dimensional or two-dimensional images with a greater dynamic range, as well as to measure the energy of the electron with electrodes at different depths of the substrate, without the electronics for control and processing of the Sensor signals are exposed to electron beam irradiation.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, with illustrative and non-limiting character, the following has been represented:

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de una realización preferente del sensor de electrones.Figure 1 shows a perspective view of a preferred embodiment of the electron sensor.

Figura 2.- Muestra una vista lateral esquemática de la realización preferente del sensor de electrones.Figure 2.- Shows a schematic side view of the preferred embodiment of the electron sensor.

Figura 3a.- Muestra una vista esquemática en detalle de la posición de los electrodos.Figure 3a.- Shows a schematic view in detail of the position of the electrodes.

Figura 3b.- Muestra una vista esquemática en detalle de la posición de los electrodos en donde un haz de electrones impacta sobre la superficie de recepción lateral.Figure 3b.- Shows a schematic view in detail of the position of the electrodes where an electron beam hits the lateral receiving surface.

Figura 4.- Muestra una vista esquemática en detalle de las conexiones de los electrodos.Figure 4 shows a schematic view in detail of the electrode connections.

Figura 5a.- Muestra una vista esquemática de una primera configuración de varios sensores de electrones colocados en paralelo.Figure 5a.- Shows a schematic view of a first configuration of several electron sensors placed in parallel.

Figura 5b.- Muestra una vista esquemática de una segunda configuración de varios sensores de electrones colocados en paralelo.Figure 5b.- Shows a schematic view of a second configuration of several electron sensors placed in parallel.

Figura 5c.- Muestra una vista esquemática de una tercera configuración de varios sensores de electrones colocados en paralelo.Figure 5c.- Shows a schematic view of a third configuration of several electron sensors placed in parallel.

Figura 5d.- Muestra una vista esquemática de una cuarta configuración de varios sensores de electrones colocados en paralelo.Figure 5d.- Shows a schematic view of a fourth configuration of several electron sensors placed in parallel.

Figura 5e.- Muestra una vista esquemática de una quinta configuración de varios sensores de electrones colocados en paralelo.Figure 5e.- It shows a schematic view of a fifth configuration of several sensors of electrons placed in parallel.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

En una realización preferente de la invención, tal y como se muestra en las figuras 1 y 2, el sensor de electrones (1), para microscopía electrónica TEM, comprende un substrato (2) de silicio que recibe perpendicularmente, mediante una superficie de recepción lateral (3), un haz de electrones (10) proveniente de atravesar una muestra, no representada, a investigar. En donde dicho haz de electrones (10) es producido por el microscopio TEM, y comprende al menos un electrón con una carga eléctrica y una energía. Para formar una imagen (11) se miden la posición de impacto y/o energía de un gran número de electrones del haz de electrones (10).In a preferred embodiment of the invention, as shown in figures 1 and 2, the electron sensor (1), for TEM electron microscopy, comprises a silicon substrate (2) that receives perpendicularly, by means of a receiving surface lateral (3), an electron beam (10) from crossing a sample, not represented, to be investigated. Wherein said electron beam (10) is produced by the TEM microscope, and comprises at least one electron with an electric charge and an energy. To form an image (11) the impact and / or energy position of a large number of electrons of the electron beam (10) are measured.

El substrato (2) comprende un plano posterior (2p) y un plano anterior (2a) paralelos entre sí, y perpendiculares a la superficie de recepción lateral (3). Sobre dicho plano posterior (2p) se deposita una unidad de contacto, y sobre su plano anterior (2a) se depositan por orden de menor a mayor distancia con la superficie de recepción lateral (3): una unidad de guardia, una unidad de entrada, una unidad de medida energética, una unidad de base y una unidad de circuitería electrónica (12).The substrate (2) comprises a rear plane (2p) and a front plane (2a) parallel to each other, and perpendicular to the lateral receiving surface (3). On said back plane (2p) a contact unit is deposited, and on its previous plane (2a) are deposited in order from least to greatest distance with the lateral receiving surface (3): a guard unit, an input unit , an energy measurement unit, a base unit and an electronic circuitry unit (12).

Preferentemente, el substrato (2) presenta un grosor entre 300 y 600 pm, y está realizado en silicio ligeramente dopado tipo p de resistividad entre 2 y 10 kü .Preferably, the substrate (2) has a thickness between 300 and 600 μm, and is made of slightly doped p-type silicon of resistivity between 2 and 10 kü.

Cuando este haz de electrones (10) impacta sobre la superficie de recepción lateral (3), los electrones del haz de electrones (10) van perdiendo energía por medio de la generación de una carga libre de pares electrón-hueco (e-h) en el silicio del substrato (2). La generación de un par electrón-hueco en silicio requiere 3,6 eV de modo que un sólo electrón de 100 keV que impacta en la superficie de recepción lateral (3) genera aproximadamente 27.777 pares e-h.When this beam of electrons (10) hits the lateral receiving surface (3), the electrons in the electron beam (10) lose energy by generating a free charge of electron-hollow pairs (eh) in the electron beam. silicon of the substrate (2). The generation of an electron-hole pair in silicon requires 3.6 eV so that a single electron of 100 keV that impacts the lateral receiving surface (3) generates approximately 27,777 e-h pairs.

Cabe descartar que cuando el electrón impacta en la superficie de recepción lateral (3), éste describe una trayectoria aleatoria y pierde energía a medida que va generando una carga libre de pares e-h. Este electrón finalmente es totalmente absorbido por el substrato (2) a una distancia que puede estar cientos de micrómetros alejada de la superficie de recepción lateral (3) es decir del punto de impacto. Por tanto, cada electrón que impacta acaba absorbido en algún punto de una zona habitualmente llamada volumen de interacción. Este volumen de interacción suele tener la forma de una pera, tal y como se muestra esquemáticamente en la figura 2 y en la figura 3b, y su tamaño depende de la energía inicial del electrón.It should be ruled out that when the electron hits the lateral reception surface (3), it describes a random trajectory and loses energy as it generates a free charge of pairs eh. This electron is finally completely absorbed by the substrate (2) at a distance that can be hundreds of micrometres away from the lateral receiving surface (3) that is to say from the point of impact. Therefore, each impacting electron ends up absorbed in some point in an area usually called interaction volume. This volume of interaction usually has the shape of a pear, as shown schematically in Figure 2 and Figure 3b, and its size depends on the initial energy of the electron.

Más concretamente, previamente a impactar sobre la superficie de recepción lateral (3) dicho haz de electrones (10) atraviesa una máscara (9) opaca a los electrones, preferentemente fabricada en platino, con una hendidura que se extiende a lo ancho del sensor de electrones (1). Más concretamente esta hendidura presenta un ancho igual al pitch entre "pixeles” de la unidad de entrada, y preferentemente se encuentra cercana a la superficie de recepción lateral (3). De este modo, la máscara (9) define el ancho efectivo del "pixel” en la dirección del grosor del substrato (2).More specifically, prior to impacting on the lateral receiving surface (3) said electron beam (10) passes through a mask (9) opaque to electrons, preferably made of platinum, with a slit that extends across the width of the sensor. electrons (1). More specifically, this groove has a width equal to the pitch between "pixels" of the input unit, and is preferably close to the lateral receiving surface (3), thus, the mask (9) defines the effective width of the " pixel "in the thickness direction of the substrate (2).

Preferentemente, tal y como muestran las figuras 1, 2 y 3a, la unidad de contacto que comprende un electrodo de contacto (4) ocupa sustancialmente la totalidad del ancho del plano posterior (2p) y tiene una altura máxima de 400 pm. Dicho electrodo de contacto (4) es una deposición de silicio dopado tipo p+ destinada a capturar los huecos libres generados en el substrato (2) por el impacto de dicho electrón del haz de electrones (10) y que son arrastrados por un campo eléctrico de polarización hacia el plano posterior (2p).Preferably, as shown in Figures 1, 2 and 3a, the contact unit comprising a contact electrode (4) occupies substantially the entire width of the backplane (2p) and has a maximum height of 400 μm. Said contact electrode (4) is a deposition of doped silicon type p + designed to capture the free holes generated in the substrate (2) by the impact of said electron electron beam (10) and which are dragged by an electric field of polarization towards the backplane (2p).

Preferentemente, la unidad de guardia comprende un electrodo de guardia (5). El electrodo de guardia (5) es depositado de modo que se extiende a lo ancho y largo del substrato (2), bordeando todo el plano anterior (2a). Su geometría sustancialmente es un conjunto de tiras a modo de cuatro tiras que forman un marco, en donde el lado más próximo a la superficie de recepción lateral (3) presenta una pluralidad de hendiduras. Dicho electrodo de guardia (5) es una deposición de silicio dopado tipo n con una altura de 2 pm destinada a capturar los electrones libres generados en el substrato (2) por el impacto de dicho electrón del haz de electrones (10) y que son arrastrados por el campo eléctrico de polarización hacia el plano anterior (2a).Preferably, the guard unit comprises a guard electrode (5). The guard electrode (5) is deposited so that it extends across the width and length of the substrate (2), skirting the entire anterior plane (2a). Its geometry is substantially a set of strips in the manner of four strips forming a frame, wherein the side closest to the lateral receiving surface (3) has a plurality of slits. Said guard electrode (5) is a n-type doped silicon deposition with a height of 2 pm intended to capture the free electrons generated in the substrate (2) by the impact of said electron electron beam (10) and which are entrained by the electric field of polarization towards the previous plane (2a).

La unidad de entrada comprende una serie de electrodos de entrada (6) preferentemente de configuración rectangular y separados entre sí, para captar el punto concreto de impacto de los electrones del haz de electrones (10) en la superficie de recepción lateral (3). Dichos electrodos de entrada (6) son deposiciones de silicio dopado tipo n destinadas a capturar los electrones libres generados en el substrato (2) por el impacto de dicho electrón del haz de electrones (10) y que son arrastrados por el campo eléctrico de polarización hacia el plano anterior (2a).The input unit comprises a series of input electrodes (6) preferably of rectangular configuration and spaced from each other, to capture the concrete point of impact of the electrons of the electron beam (10) on the lateral receiving surface (3). Said entrance electrodes (6) are depositions of doped n-type silicon designed to capture the free electrons generated in the substrate (2) by the impact of said electron electron beam (10) and that are dragged by the electric field of polarization towards the previous plane (2a).

Concretamente, los electrodos de entrada (6) presentan una configuración sensiblemente rectangular con una altura de 10 a 70 pm y un ancho de 4 a 20 pm. Más concretamente, su plano superior resulta alojado en dicha pluralidad de hendiduras del electrodo guardia (5). Cada uno de los estos electrodos de entrada (6) están separado del contiguo por una distancia comprendida entre 10 a 50 pm. Cabe destacar que cada hendidura del electrodo de guardia (5) presenta una altura de al menos 1 pm y un ancho de al menos 6 pm, en donde dicho ancho siempre es al menos 1 pm superior al ancho del electrodo de entrada (6) que aloja, de modo que nunca están en contacto directo, tal y como se puede ver en la figura 3a.Specifically, the input electrodes (6) have a substantially rectangular configuration with a height of 10 to 70 pm and a width of 4 to 20 pm. More specifically, its upper plane is housed in said plurality of grooves of the guard electrode (5). Each of these input electrodes (6) are separated from the adjacent one by a distance comprised between 10 to 50 pm. It should be noted that each slit of the guard electrode (5) has a height of at least 1 μm and a width of at least 6 μm, where said width is always at least 1 μm greater than the width of the input electrode (6) that it lodges, so that they are never in direct contact, as can be seen in figure 3a.

Por otro lado, el número electrodos de entrada (6) determina la resolución espacial del sensor de electrones (1). De este modo, en ésta realización preferentemente, el número de electrodos de entrada (6) o "pixeles” es igual a 2048, el ancho de cada electrodo de entrada (6) es de 10 pm y la altura es de 50 pm, y la separación entre cada eje vertical central de cada electrodo entrada (6) es de 25 pm. Por lo tanto, el ancho del sensor de electrones (1) es de al menos 51.200 pm. Cabe destacar que estos 2048 electrodos de entrada (6) no han sido representados en su totalidad en las figuras para facilitar la comprensión de las mismas.On the other hand, the number of input electrodes (6) determines the spatial resolution of the electron sensor (1). Thus, in this embodiment preferably, the number of input electrodes (6) or "pixels" is equal to 2048, the width of each input electrode (6) is 10 μm and the height is 50 μm, and the separation between each central vertical axis of each entrance electrode (6) is 25 pm Therefore, the width of the electron sensor (1) is at least 51,200 pm It should be noted that these 2048 input electrodes (6) they have not been represented in their entirety in the figures to facilitate the understanding of them.

Preferentemente, el plano inferior de cada uno de los electrodos de entrada (6), están alojados en una pluralidad de receptáculos de la unidad de base. Es decir, la unidad de base comprende un electrodo base (8) con dicha pluralidad de receptáculos que cubren parcialmente cada uno de los electrodos de entrada (6).Preferably, the lower plane of each of the input electrodes (6), are housed in a plurality of receptacles of the base unit. That is, the base unit comprises a base electrode (8) with said plurality of receptacles partially covering each of the input electrodes (6).

Más concretamente, este electrodo base (8) se extiende a todo lo ancho del plano anterior (2a) y presenta una altura comprendida entre 100 y 400 pm. Cabe destacar que el tamaño de estos receptáculos es variable, pero preferentemente presentan una configuración sensiblemente ovalada con una altura comprendida entre 10 y 150 pm, y un ancho comprendido entre 10 y 35 pm. Preferentemente, el electrodo base (8) comprende una altura de 200 pm, y cada receptáculo presenta una altura 50 pm y un ancho de 20 pm. Dicho electrodo de base (8) es una deposición de silicio dopado tipo n destinada a capturar los electrones libres generados en el substrato (2) por el impacto de dicho electrón del haz de electrones (10) y que son arrastrados por el campo eléctrico de polarización hacia el plano anterior (2a). More specifically, this base electrode (8) extends the entire width of the anterior plane (2a) and has a height between 100 and 400 μm. It should be noted that the size of these receptacles is variable, but preferably they have a substantially oval configuration with a height comprised between 10 and 150 pm, and a width comprised between 10 and 35 pm. Preferably, the base electrode (8) comprises a height of 200 μm, and each receptacle has a height of 50 μm and a width of 20 μm. Said base electrode (8) is a type n doped silicon deposition intended to capture the free electrons generated in the substrate (2) by the impact of said electron electron beam (10) and which are dragged by the electric field of polarization towards the previous plane (2a).

Cabe destacar que por cada electrodo de entrada (6) el electrodo de guardia (5) presenta una hendidura, y el electrodo base (8) presenta un receptáculo.It should be noted that for each entrance electrode (6) the guard electrode (5) has a groove, and the base electrode (8) has a receptacle.

En esta realización preferente, tal y como se muestra con mayor detalle en la figura 3a, en la zona de unión entre cada electrodo de entrada (6) y el electrodo base (8), es decir la zona entre el plano inferior de los electrodos de entrada (6) y el plano superior del electrodo base (8), el sensor de electrones (1) comprende la unidad de medida energética. Esta unidad de medida energética a su vez comprende un electrodo de medida energética (7) por cada electrodo de entrada (6). Estos electrodos de medida energética (7) incrementan la precisión de la medida de la energía de los electrones que atraviesan la serie de electrodos de entrada (6). Concretamente, estos electrodos de medida energética (7) son rodeados por el electrodo base (8) y tienen forma sensiblemente ovalada con una altura comprendida entre 10 y 20 pm, y un ancho comprendido entre 20 y 30 pm. Preferentemente, cada electrodo de medida energética (7) comprende una altura de 20 pm y un ancho de 20 pm. Dichos electrodos de medida energética (7) son deposiciones de silicio dopado tipo n destinadas a capturar los electrones libres generados en el substrato (2) por el impacto de dicho electrón del haz de electrones (10) y que son arrastrados por el campo eléctrico de polarización hacia el plano anterior (2a). De este modo, tal y como se muestra en la figura 3b se incrementa la precisión del sensor de electrones para medir la carga (y por tanto la energía) generada en el substrato por los electrones incidentes (1).In this preferred embodiment, as shown in greater detail in Figure 3a, in the area of connection between each input electrode (6) and the base electrode (8), ie the area between the lower plane of the electrodes of input (6) and the upper plane of the base electrode (8), the electron sensor (1) comprises the energy measurement unit. This energy measurement unit in turn comprises an energy measurement electrode (7) for each input electrode (6). These energy measurement electrodes (7) increase the precision of the measurement of the energy of the electrons that pass through the series of input electrodes (6). Specifically, these energy measurement electrodes (7) are surrounded by the base electrode (8) and have a substantially oval shape with a height comprised between 10 and 20 pm, and a width comprised between 20 and 30 pm. Preferably, each energy measurement electrode (7) comprises a height of 20 μm and a width of 20 μm. Said electrodes of energy measurement (7) are depositions of n-type doped silicon designed to capture the free electrons generated in the substrate (2) by the impact of said electron of the electron beam (10) and which are dragged by the electric field of polarization towards the previous plane (2a). Thus, as shown in Figure 3b, the accuracy of the electron sensor is increased to measure the charge (and therefore the energy) generated in the substrate by the incident electrons (1).

Más concretamente en la figura 3b, se muestra la probabilidad de que los electrones del haz de electrones (10) sean absorbidos a diferentes profundidades en el substrato (2). Adicionalmente, esta figura 3b muestra mediante que electrodo o electrodos (6, 7, 8) la carga generada por el electrón a lo largo de su trayectoria a través del substrato (2) será detectada. De este modo, se puede comprobar como el sensor de electrones (1) detecta con gran precisión donde inciden los electrones mediante el electrodo de entrada (6). Adicionalmente, este sensor de electrones (1) permite medir la energía del electrón del haz de electrones (10) detectando la carga libre de pares e-h generada a distintas profundidades, mediante los electrodos (6, 8), (7, 8) o (6,7,8). Estos electrodos (6, 7, 8) detectan la profundidad y la distribución lateral a la que se absorben los electrones en el substrato (2), siendo tanto la profundidad como la distribución lateral proporcional a la energía inicial de los electrones.More specifically in Figure 3b, the probability is shown that the electrons of the electron beam (10) are absorbed at different depths in the substrate (2). Additionally, this figure 3b shows by which electrode or electrodes (6, 7, 8) the charge generated by the electron along its trajectory through the substrate (2) will be detected. In this way, it can be verified how the electron sensor (1) detects with great precision where the electrons impinge by means of the input electrode (6). Additionally, this electron sensor (1) allows to measure the electron energy of the electron beam (10) by detecting the free charge of pairs eh generated at different depths, by means of the electrodes (6, 8), (7, 8) or ( 6,7,8). These electrodes (6, 7, 8) detect the depth and the lateral distribution to which the electrons are absorbed in the substrate (2), being both the depth and the lateral distribution proportional to the initial energy of the electrons.

Cabe destacar que la distancia entre cada electrodo (5, 6, 7, 8) del plano anterior (2a) está comprendida entre 1 y 2 pm. Más concretamente, estas zonas de separación se encuentran en los siguientes electrodos (5, 6, 7, 8):It should be noted that the distance between each electrode (5, 6, 7, 8) of the previous plane (2a) is between 1 and 2 pm. More specifically, these separation zones are found in the following electrodes (5, 6, 7, 8):

- entre cada hendidura del electrodo guardia (5) y cada electrodo de entrada (6),- between each slit of the guard electrode (5) and each input electrode (6),

- entre cada electrodo guardia (5) y el electrodo base (8),- between each guard electrode (5) and the base electrode (8),

- entre cada electrodo de entrada (6) y cada receptáculo del electrodo base (8),- between each inlet electrode (6) and each receptacle of the base electrode (8),

- entre cada electrodo de entrada (6) y cada electrodo de medida energética (7),- between each input electrode (6) and each energy measurement electrode (7),

- entre cada electrodo de medida energética (7) y cada receptáculo del electrodo base (8).- between each electrode of energy measurement (7) and each receptacle of the base electrode (8).

Adicionalmente, el electrodo base (8), cada electrodo de entrada (6) y cada electrodo de medida energética (7) están conectados, mediante unas pistas de metal (13, 13’, 13’’) por lo general de aluminio depositadas sobre el substrato (2), a una unidad de circuitería electrónica (12) insertada en el plano anterior (2a) del substrato (2) a continuación del electrodo base (8), tal y como se muestra de forma esquemática en la figura 4. Adicionalmente, electrodo de contacto (4) también está conectado a la unidad de circuitería electrónica (12) mediante una pista de metal no representada.Additionally, the base electrode (8), each input electrode (6) and each energy measurement electrode (7) are connected, by means of metal tracks (13, 13 ', 13 ") usually of aluminum deposited on the substrate (2), to an electronic circuitry unit (12) inserted in the anterior plane (2a) of the substrate (2) following the base electrode (8), as shown schematically in Figure 4. Additionally, contact electrode (4) is also connected to the electronic circuitry unit (12) by a metal track not shown.

Dicha unidad de circuitería electrónica (12) comprende un generador eléctrico para generar una tensión de polarización entre los electrodos (5, 6, 7, 8) del plano anterior (2a) y el electrodo de contacto (4) del plano posterior (2p). Concretamente, los electrodos (5, 6, 7, 8) están a un potencial de polarización negativo respecto al electrodo de contacto (4). De este modo, la tensión de polarización genera un campo eléctrico que sirve para arrastrar los huecos o los electrones libres de los pares e-h generados en el substrato (2) hacia el plano posterior (2p) o hacia el plano anterior (2a).Said electronic circuitry unit (12) comprises an electric generator for generating a polarization voltage between the electrodes (5, 6, 7, 8) of the anterior plane (2a) and the contact electrode (4) of the posterior plane (2p) . Specifically, the electrodes (5, 6, 7, 8) are at a negative polarization potential with respect to the contact electrode (4). In this way, the polarization voltage generates an electric field that serves to drag the voids or free electrons of the e-h pairs generated in the substrate (2) to the backplane (2p) or to the front plane (2a).

Más concretamente, los electrones libres de los pares e-h generados por el impacto de un electrón son arrastrados hacia los electrodos (5,6, 7, 8) del plano anterior (2a) y los huecos son arrastrados hacia el único electrodo de contacto (4) del plano posterior (2p) del sensor de electrones (1). Este movimiento de cargas induce una corriente eléctrica en los electrodos (4, 5, 6, 7, 8) que a través de unas pistas de metal (13, 13’, 13”) depositadas sobre el substrato (2) es medida en la unidad de circuitería electrónica (12).More specifically, the free electrons of the pairs eh generated by the impact of an electron are dragged towards the electrodes (5,6, 7, 8) of the anterior plane (2a) and the holes are dragged towards the single contact electrode (4). ) of the backplane (2p) of the electron sensor (1). This movement of charges induces an electric current in the electrodes (4, 5, 6, 7, 8) that through metal tracks (13, 13 ', 13 ") deposited on the substrate (2) is measured in the electronic circuitry unit (12).

Más concretamente, la unidad de circuitería electrónica (12) comprende al menos un circuito electrónico para acondicionar y procesar la información captada por los electrodos (5, 6, 7, 8) por el impacto de al menos un electrón del haz de electrones (10) recibido en la superficie de recepción lateral (3).More specifically, the electronic circuitry unit (12) comprises at least one circuit electronic device for conditioning and processing the information captured by the electrodes (5, 6, 7, 8) by the impact of at least one electron of the electron beam (10) received on the lateral receiving surface (3).

Preferentemente, varios sensores de electrones (1) son colocados en paralelo con diferentes configuraciones para obtener diferentes ventajas, así como para generar imágenes bidimensionales formadas por la adición de forma sucesiva de líneas monodimensionales medidas por cada uno de los sensores de electrones (1).Preferably, several electron sensors (1) are placed in parallel with different configurations to obtain different advantages, as well as to generate two-dimensional images formed by the successive addition of one-dimensional lines measured by each of the electron sensors (1).

La primera configuración de varios sensores de electrones (1) en paralelo, se muestra en la figura 5a, donde se vinculan tres sensores de electrones (1) distanciados entre sí. Cada uno de estos sensores de electrones (1) presenta unas dimensiones de los electrodos (4, 5, 6, 7, 8) optimizadas para detectar un rango de energías iniciales de los electrones del haz de electrones (10). En este caso, preferentemente para microscopios TEM, cada uno de los sensores de electrones (1) está configurado para detectar respectivamente los siguientes rangos energéticos de los electrones: 60-120 keV, 120-200 keV y 200-300 kV. De este modo, según la energía de la utilizada en una aplicación concreta, puede seleccionarse el uso de un único sensor de electrones (1) para formar la imagen (11).The first configuration of several electron sensors (1) in parallel, is shown in Figure 5a, where three electron sensors (1) are separated from each other. Each of these electron sensors (1) has dimensions of the electrodes (4, 5, 6, 7, 8) optimized to detect a range of initial energies of the electrons of the electron beam (10). In this case, preferably for TEM microscopes, each of the electron sensors (1) is configured to detect respectively the following energy ranges of the electrons: 60-120 keV, 120-200 keV and 200-300 kV. In this way, depending on the energy used in a specific application, the use of a single electron sensor (1) can be selected to form the image (11).

La segunda configuración de varios sensores de electrones (1) en paralelo, se muestra en la figura 5b, donde se posicionan dos sensores de electrones (1) desplazados entre sí a una distancia de medio pixel para duplicar la resolución espacial. En este caso ambos sensores de electrones (1) se utilizan a la vez.The second configuration of several electron sensors (1) in parallel, is shown in Figure 5b, where two electron sensors (1) are positioned offset from each other at a distance of half a pixel to duplicate the spatial resolution. In this case both electron sensors (1) are used at the same time.

La tercera configuración de varios sensores de electrones (1) en paralelo, se muestra en la figura 5c, donde se colocan en paralelo al menos dos sensores de electrones (1), aunque preferentemente tres. De este modo es posible adquirir imágenes a mayor velocidad, es decir a más cuadros por segundo, sin reducir el tiempo de exposición mediante la técnica "Time-Delay-Integration” que se aplica con sensores lineales en aplicaciones ópticas. Esta configuración es especialmente útil en aplicaciones que requieren la captura de series de imágenes bidimensionales a alta velocidad como por ejemplo en aplicaciones dinámicas con microscopios TEM (in-situ TEM).The third configuration of several electron sensors (1) in parallel is shown in Figure 5c, where at least two electron sensors (1) are placed in parallel, but preferably three. In this way it is possible to acquire images at a higher speed, ie at more frames per second, without reducing the exposure time by means of the "Time-Delay-Integration" technique that is applied with linear sensors in optical applications.This configuration is especially useful in applications that require the capture of two-dimensional series of images at high speed, such as in dynamic applications with TEM (in-situ TEM) microscopes.

La cuarta configuración de varios sensores de electrones (1) en paralelo, se muestra en la figura 5d, donde se colocan al menos dos sensores de electrones (1) en paralelo y cada uno de ellos comprende electrodos de entrada (6) y/o electrodos de medida energética (7) con tamaños diferentes. Esta configuración permite formar la imagen (11) con diferentes resoluciones.The fourth configuration of several electron sensors (1) in parallel, is shown in the 5d, where at least two electron sensors (1) are placed in parallel and each of them comprises input electrodes (6) and / or energy measurement electrodes (7) with different sizes. This configuration allows to form the image (11) with different resolutions.

La quinta configuración de varios sensores de electrones (1) en paralelo, se muestra en la figura 5e, donde se conectan una pluralidad de sensores de electrones (1) para formar una imagen (11) bidimensional escaneando el haz de electrones (10) sucesivamente en pasos discretos y capturando con cada sensor de electrones (1) una línea de pixeles en cada posición. Es decir, para formar una imagen (11) bidimensional de 2048 x 2048 pixeles y si el sensor de electrones (1) comprende una línea de 2048 electrodos de entrada (6), habría que medir 2048 líneas en 2048 posiciones discretas. El proceso es más eficiente, colocando preferentemente 3 sensores de electrones (1) con una separación de 512 pixeles. De este modo, el haz de electrones (10) se escanearía una distancia equivalente de 512 pixeles en lugar de 2048 pixeles, y la captura de la imagen (11) bidimensional se haría en una cuarta parte del tiempo.The fifth configuration of several electron sensors (1) in parallel, is shown in Figure 5e, where a plurality of electron sensors (1) are connected to form a two-dimensional image (11) by scanning the electron beam (10) successively in discrete steps and capturing with each electron sensor (1) a line of pixels in each position. That is, to form a two-dimensional image (11) of 2048 x 2048 pixels and if the electron sensor (1) comprises a line of 2048 input electrodes (6), it would be necessary to measure 2048 lines in 2048 discrete positions. The process is more efficient, preferably placing 3 electron sensors (1) with a separation of 512 pixels. In this way, the electron beam (10) would be scanned an equivalent distance of 512 pixels instead of 2048 pixels, and the capture of the two-dimensional image (11) would be done in a quarter of the time.

Cabe destacar que el presente sensor de electrones (1) es susceptible de medir una imagen monodimensional o bidimensional.It should be noted that the present electron sensor (1) is capable of measuring a one-dimensional or two-dimensional image.

Preferentemente, para medir imágenes monodimensionales típicamente cuando se use en combinación con un filtro de energías, tanto el sensor de electrones (1) como el haz de electrones (10) que se proyecta desde el microscopio electrónico se mantienen en la misma posición horizontal.Preferably, to measure one-dimensional images typically when used in combination with a power filter, both the electron sensor (1) and the electron beam (10) projecting from the electron microscope are kept in the same horizontal position.

Mientras que para medir imágenes bidimensionales se utilizan al menos cuatro métodos. En cualquiera de estos métodos, por medio de la captura de múltiples líneas de proyección del haz de electrones (10) con el sensor de electrones (1) se forma la imagen (11) bidimensional.While at least four methods are used to measure two-dimensional images. In any of these methods, by means of capturing multiple projection lines of the electron beam (10) with the electron sensor (1), the two-dimensional image (11) is formed.

Preferentemente, en el primer método, el sensor de electrones (1) está fijo en una posición en el plano de proyección del haz de electrones (10), y la representación proyectada por el TEM se escanea por medio de sistemas electromagnéticos (por ejemplo, bobinas de la lente proyectora que están incluidos en cualquier TEM) que se desplaza en una dirección perpendicular a la dirección lineal del sensor. Preferably, in the first method, the electron sensor (1) is fixed at a position in the plane of projection of the electron beam (10), and the representation projected by the TEM is scanned by means of electromagnetic systems (e.g. projecting lens coils that are included in any TEM) that travel in a direction perpendicular to the linear direction of the sensor.

Preferentemente, en el segundo método, la proyección del haz de electrones (10) se encuentra en una posición fija, y se desplaza el sensor de electrones (1) por medios mecánicos tal como el empleo de un motor eléctrico con un sistema mecánico que transforma el giro del motor en un desplazamiento lineal. La ventaja de este método es que no es necesario controlar los sistemas electromagnéticos del TEM para el barrido del haz.Preferably, in the second method, the projection of the electron beam (10) is in a fixed position, and the electron sensor (1) is moved by mechanical means such as the use of an electric motor with a mechanical system that transforms the rotation of the motor in a linear displacement. The advantage of this method is that it is not necessary to control the electromagnetic systems of the TEM for scanning the beam.

Preferentemente, en el tercer método, la proyección del haz de electrones (10) y el sensor de electrones (1) se encuentra en una posición fija, y se desplaza la muestra por medios mecánicos tal como el empleo de un motor eléctrico con un sistema mecánico que transforma el giro del motor en un desplazamiento lineal. La ventaja de este método es que no es necesario controlar los sistemas electromagnéticos del TEM para el barrido del haz ni del sensor.Preferably, in the third method, the projection of the electron beam (10) and the electron sensor (1) is in a fixed position, and the sample is displaced by mechanical means such as the use of an electric motor with a system mechanical that transforms the rotation of the motor into a linear displacement. The advantage of this method is that it is not necessary to control the electromagnetic systems of the TEM for scanning the beam or the sensor.

Preferentemente, en el cuarto método, cuando el sensor se usa como sensor en aplicaciones de EFTEM, la proyección del haz de electrones (10) filtrada por un filtro de energía, el sensor de electrones (1) y la muestra, se encuentran en una posición fija, y se escanea el haz de electrones filtrado en energía en la dirección perpendicular del sensor de electrones (1) usando los sistemas electromagnéticos presentes en los filtros de energía que se emplean comúnmente en los TEM para aplicaciones de espectrometría.Preferably, in the fourth method, when the sensor is used as a sensor in EFTEM applications, the projection of the electron beam (10) filtered by an energy filter, the electron sensor (1) and the sample, are in a Fixed position, and the filtered electron beam is scanned in energy in the perpendicular direction of the electron sensor (1) using the electromagnetic systems present in the energy filters commonly used in TEM for spectrometry applications.

En otra realización preferente, no representada, el sensor de electrones (1) también es aplicable para medir la energía de electrones transmitidos y secundarios en los microscopios electrónicos de barrido en modo transmisión, denominados STEM y SEM, mediante el escalado del tamaño del sensor de electrones (1) y el número y la geometría de los pixeles o electrodos (4, 5, 6, 7 8), para adaptarlo a estas aplicaciones y los rangos de energía particulares de la aplicación.In another preferred embodiment, not shown, the electron sensor (1) is also applicable to measure the energy of transmitted and secondary electrons in the scanning electron microscopes in transmission mode, called STEM and SEM, by scaling the sensor size of the sensor. electrons (1) and the number and geometry of the pixels or electrodes (4, 5, 6, 7 8), to adapt it to these applications and the particular energy ranges of the application.

Más concretamente, en aplicaciones de SEM y STEM las imágenes el sensor de electrones (1) que proponemos estaría fijo en una posición del microscopio ya que la imágenes y espectros en estas aplicaciones se forman barriendo un haz punto a punto. More specifically, in SEM and STEM applications the images the electron sensor (1) that we propose would be fixed in a position of the microscope since the images and spectra in these applications are formed by sweeping a point-to-point beam.

Claims (1)

R E I V I N D I C A C I O N E SR E I V I N D I C A C I O N S 1.- Sensor de electrones (1) para microscopía electrónica realizada mediante un microscopio electrónico, en donde el sensor de electrones (1) comprende un substrato (2), con un plano anterior (2a) y un plano posterior (2p) paralelos entre sí, que está destinado a absorber al menos un electrón de un haz de electrones (10) que atraviesa una muestra y que es generado por el microscopio electrónico, y este electrón es susceptible de generar una carga eléctrica de pares electrón-hueco (e-h) libres en dicho substrato (2), caracterizado por que el sensor de electores (1) comprende:1. Electron sensor (1) for electron microscopy performed by an electron microscope, wherein the electron sensor (1) comprises a substrate (2), with a front plane (2a) and a back plane (2p) parallel between yes, that is intended to absorb at least one electron of an electron beam (10) that crosses a sample and that is generated by the electron microscope, and this electron is capable of generating an electric charge of electron-hole pairs (eh) free on said substrate (2), characterized in that the voter sensor (1) comprises: - una superficie de recepción lateral (3), situada en uno de los laterales del substrato (2) para recibir perpendicularmente el haz de electrones (10),- a lateral receiving surface (3), located on one of the sides of the substrate (2) to receive the electron beam perpendicularly (10), - una unidad de guardia, con un plano inferior y un plano superior, depositado en el plano anterior (2a) bordeando paralelamente al menos la superficie de recepción lateral (3) atravesada por el haz de electrones (10), para evitar corrientes de fuga en el borde del substrato (2),- a guard unit, with a lower plane and an upper plane, deposited in the anterior plane (2a) bordering parallel to at least the lateral receiving surface (3) traversed by the electron beam (10), to avoid leakage currents at the edge of the substrate (2), - una unidad de base, con un plano inferior y un plano superior, depositado en el plano anterior (2a) a continuación de la unidad de guardia, destinada a medir la energía de los electrones del haz de electrones que impactan en la superficie de recepción lateral (3), - una unidad de entrada, con un plano inferior y un plano superior, depositado en el plano anterior (2a) entre el plano inferior de la unidad de guardia y el plano superior de la unidad de base para detectar el punto de entrada de los electrones del haz de electrones,- a base unit, with a lower plane and an upper plane, deposited in the previous plane (2a) following the guard unit, designed to measure the electron energy of the electron beam that impact on the receiving surface lateral (3), - an input unit, with a lower plane and an upper plane, deposited in the previous plane (2a) between the lower plane of the guard unit and the upper plane of the base unit for detecting the point of electron beam electrons, - una unidad de contacto, depositada en el plano posterior (2p), y- a contact unit, deposited in the backplane (2p), and - una unidad de circuitería electrónica (12), situada a continuación de la unidad base y vinculada con al menos la unidad de base, la unidad de contacto y la unidad de entrada, que comprende un generador eléctrico y circuito eléctrico,- an electronic circuitry unit (12), located next to the base unit and linked to at least the base unit, the contact unit and the input unit, comprising an electric generator and electric circuit, en donde dicho generador eléctrico genera una corriente de polarización eléctrica, entre el plano anterior (2a) y el plano posterior (2p), que arrastra los electrones libre generados en el substrato (2) hacia a la unidad base y/o la unidad de entrada, y arrastra los huecos libres hacia la unidad de contacto; permitiendo que los electrones y los huecos sean capturados por sus respectivas unidades y acondicionado y procesando los electrones libres por un circuito electrónico comprendido en dicha unidad de control para formar una imagen (11) monodimensional o bidimensional con mayor rango dinámico. wherein said electric generator generates an electrical polarization current, between the front plane (2a) and the backplane (2p), which drags the free electrons generated in the substrate (2) towards the base unit and / or the unit input, and drag the free holes to the contact unit; allowing the electrons and holes to be captured by their respective units and conditioning and processing the free electrons by an electronic circuit comprised in said control unit to form a one-dimensional or two-dimensional image (11) with a greater dynamic range. 2. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que la unidad de entrada comprende una serie de electrodos de entrada (6).2. - Electron sensor (1) according to claim 1, characterized in that the input unit comprises a series of input electrodes (6). - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que los electrodos de entrada (6) comprenden una altura entre 10 y 70 pm, un ancho entre 4 y 20 pm, y en donde dichos electrodos de entrada (6) están separados entre sí a una distancia entre sus ejes verticales comprendida entre 10 y 50 pm.- Electron sensor (1) according to claim 2, characterized in that the input electrodes (6) comprise a height between 10 and 70 pm, a width between 4 and 20 pm, and wherein said input electrodes (6) are separated from each other at a distance between their vertical axes between 10 and 50 p.m. 4. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 3, caracterizado por que los electrodos de entrada (6) comprenden una altura de 50 pm, un ancho de 10 pm, y están separados entre sí a una distancia entre sus ejes verticales de 25 pm.4. - Electron sensor (1) according to claim 3, characterized in that the input electrodes (6) comprise a height of 50 pm, a width of 10 pm, and are separated from each other at a distance between their vertical axes of 25 pm. 5. - Sensor de electrones (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que la unidad de guardia comprende al menos un electrodo de guardia (5) próximo a la superficie de recepción lateral (3), en cuyo plano inferior presenta una pluralidad de hendiduras para alojar el plano superior de los electrodos de entrada (6) sin contactar directamente.5. - Electron sensor (1) according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the guard unit comprises at least one guard electrode (5) close to the lateral receiving surface (3), in whose plane bottom has a plurality of slits for receiving the upper plane of the input electrodes (6) without directly contacting. 6. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 5, caracterizado el electrodo de guardia (5) está depositado a modo de cuatro tiras que forman un marco, dos de ellos a lo ancho y dos a largo del substrato (2) en donde la tira del electrodo de guardia (5) más próxima a la superficie de recepción lateral (3) presenta una pluralidad de hendiduras para alojar el plano superior de los electrodos de entrada (6) sin contactar directamente.6. - Electron sensor (1) according to claim 5, characterized the guard electrode (5) is deposited as four strips that form a frame, two of them across and two along the substrate (2) in wherein the strip of the guard electrode (5) closest to the lateral receiving surface (3) has a plurality of slits for receiving the upper plane of the input electrodes (6) without directly contacting it. - Sensor de electrones (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, caracterizado por que el electrodo guardia (5) comprende una altura de 2 pm, y cada hendidura presenta una altura de al menos 1 pm y un ancho superior al menos 1 pm superior al del ancho del electrodo de entrada (6).- Electron sensor (1) according to any one of claims 5 to 6, characterized in that the guard electrode (5) comprises a height of 2 pm, and each slot has a height of at least 1 pm and an upper width at least 1 pm higher than the width of the input electrode (6). - Sensor de electrones (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por que la unidad de base comprende un electrodo base (8) con una pluralidad de receptáculos en su plano superior para alojar el plano inferior de los de electrodos de entrada (6) sin contactar directamente. - Electron sensor (1) according to any of claims 2 to 7, characterized in that the base unit comprises a base electrode (8) with a plurality of receptacles in its upper plane to accommodate the lower plane of the electrodes of entrance (6) without contacting directly. 9.- Sensor de electrones (1) según la reivindicación 8, caracterizado por que el electrodo base (8) se extiende a todo lo ancho del substrato (2) y presenta una altura comprendida entre 100 y 400 pm.9. Electron sensor (1) according to claim 8, characterized in that the base electrode (8) extends the full width of the substrate (2) and has a height between 100 and 400 pm. 10.- Sensor de electrones (1) según la reivindicación 9, caracterizado por que electrodo base (8) comprende una altura de 200 pm.10. Electron sensor (1) according to claim 9, characterized in that the base electrode (8) comprises a height of 200 μm. 11. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 8, caracterizado por que cada receptáculo del electrodo base (8) presenta una configuración sensiblemente ovalada con una altura comprendida entre 10 y 150 pm, y un ancho comprendido entre 10 y 35 pm.11. - Electron sensor (1) according to claim 8, characterized in that each receptacle of the base electrode (8) has a substantially oval configuration with a height between 10 and 150 pm, and a width between 10 and 35 pm. 12. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 8, caracterizado por que cada receptáculo del electrodo base (8) comprende una altura 50 pm y un ancho de 20 pm.12. - Electron sensor (1) according to claim 8, characterized in that each receptacle of the base electrode (8) comprises a height 50 pm and a width of 20 pm. 13.- Sensor de electrones (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que la zona de unión entre el plano inferior de los electrodos de entrada (6) y el plano superior del electrodo base (8) comprende una serie de electrodos de medida energética (7) para medir la energía de los electrones que al impactar sobre superficie de recepción lateral (3) atraviesan los electrodos de entrada (6).13. Electron sensor (1) according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the junction zone between the lower plane of the input electrodes (6) and the upper plane of the base electrode (8) comprises a series of electrodes of energy measurement (7) to measure the energy of the electrons that when hitting on the lateral receiving surface (3) pass through the entrance electrodes (6). 14.- Sensor de electrones (1) según la reivindicación 13, caracterizado los electrodos de medida energética (7) tienen forma sensiblemente ovalada con una altura comprendida entre 10 y 20 pm, y un ancho comprendido entre 20 y 30 pm.14. Electron sensor (1) according to claim 13, characterized the energy measurement electrodes (7) have a substantially oval shape with a height between 10 and 20 pm, and a width between 20 and 30 pm. 15.- Sensor de electrones (1) según la reivindicación 14, caracterizado por que los electrodos de medida energética (7) comprende una altura de 20 pm y un ancho de 20 pm.15. Electron sensor (1) according to claim 14, characterized in that the energy measurement electrodes (7) comprise a height of 20 pm and a width of 20 pm. 16. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 15, caracterizado por que cada electrodo de medida energética (7) comprende una superposición de electrodos de medida de configuración sensiblemente ovalada.16. - Electron sensor (1) according to claim 15, characterized in that each energy measurement electrode (7) comprises a superposition of measuring electrodes of a substantially oval configuration. 17. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que la unidad de contacto comprende un electrodo de contacto (4) que ocupa sustancialmente la totalidad del ancho del plano posterior (2p) y tiene una altura máxima de 400 pm. 17. - Electron sensor (1) according to claim 1, characterized in that the contact unit comprises a contact electrode (4) that occupies substantially the entire width of the backplane (2p) and has a maximum height of 400 μm. . 18. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 13, caracterizado por que el electrodo de contacto (4), electrodo base (8), cada electrodo de entrada (6) y cada electrodo de medida energética (7) están conectados, mediante unas pistas de metal (13, 13’, 13’’) depositadas sobre el substrato (2), a la unidad de circuitería electrónica (12) que se encuentra insertada en el plano anterior (2a) del substrato (2) a continuación del electrodo base (8),18. - Electron sensor (1) according to claim 13, characterized in that the contact electrode (4), base electrode (8), each input electrode (6) and each energy measurement electrode (7) are connected, by means of metal tracks (13, 13 ', 13 ") deposited on the substrate (2), to the electronic circuitry unit (12) that is inserted in the previous plane (2a) of the substrate (2) below of the base electrode (8), 19. - Sensor de electrones (1) según la reivindicación 16, caracterizado por que el electrodo de contacto (4), el electrodo base (8), cada electrodo de entrada (6) y cada electrodo de la superposición de electrodos de medida energética están conectados, mediante unas pistas de metal (13, 13’, 13’’) depositadas sobre el substrato (2) a la unidad de circuitería electrónica (12) que se encuentra insertada en el plano anterior (2a) del substrato (2) a continuación del electrodo base (8).19. - Electron sensor (1) according to claim 16, characterized in that the contact electrode (4), the base electrode (8), each input electrode (6) and each electrode of the overlay of energy measurement electrodes they are connected, by means of metal tracks (13, 13 ', 13 ") deposited on the substrate (2) to the electronic circuitry unit (12) that is inserted in the previous plane (2a) of the substrate (2) following the base electrode (8). 20.- Sistema para microscopía electrónica realizada mediante un microscopio electrónico, caracterizado porque comprende al menos dos sensores de electrones (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 colocados en paralelo para generar imágenes bidimensionales formadas por la adición de forma sucesiva de líneas monodimensionales medidas por cada uno de los sensores de electrones (1). 20. System for electron microscopy performed by an electron microscope, characterized in that it comprises at least two electron sensors (1) according to any one of claims 1 to 17 placed in parallel to generate two-dimensional images formed by the successive addition of lines One-dimensional measurements by each of the electron sensors (1).
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